直流电源装置和空调机制造方法及图纸

在本发明专利技术提供一种直流电源装置和空调机，其效率高并且能够抑制高次谐波电流。直流电源装置具备：桥接整流电路，其具备二极管和MOSFET；电抗器，其设置在交流电源和桥接整流电路之间；平滑电容器，其与桥接整流电路的输出侧连接，使电压平滑化；变换器控制部，其执行以下的控制：使用二极管和MOSFET的寄生二极管的二极管整流控制、与交流电源的电压的极性同步地对MOSFET进行开关的同步整流控制、在交流电源的半周期期间重复多次地执行将电抗器部分短路的控制的部分开关控制、或跨越交流的整个周期以预定的频率将电抗器短路的高速开关控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将交流电压变换为直流电压的直流电源装置以及使用该直流电源装置的空调机。
技术介绍
在电车、汽车、空调机等中安装有将交流电压变换为直流电压的直流电源装置。另外，通过逆变器将从直流电源装置输出的直流电压变换为预定频率的交流电压，向电动机等负载施加该交流电压。要求这样的直流电源装置提高电力变换效率来谋求节能。因此，如专利文献1那样，提出了在将交流电源变换为直流电源的直流电源装置中，在电路中具备MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的同步整流电路。但是，对于直流电源装置，除了节能以外，从保护电子设备、配电设备和受电设备的观点出发，还要求降低高次谐波电流，为此必须改善电源功率因数。一般通过使一次电源侧短路而在电路中流过短路电流，来改善功率因数。如果短路次数是一次，则在负载大的区域中功率因数的改善不充分，通过增加多次的短路次数，能够进一步改善功率因数，但开关损失会恶化。另外，越是高输出区域则功率因数越是恶化，对高次谐波电流的允许值变得严格，因此需要在低输出区域以上地改善功率因数。但是，如上述那样增加短路次数会造成开关损失的恶化，因此要求用于兼顾节能和抑制高次谐波电流的最优控制。专利文献1：日本特开2008-61412号公报
技术实现思路
因此，本专利技术的课题在于：提供一种能够兼顾高效率并且抑制高次谐波电流的直流电源装置，并提供一种使用了该直流电源装置的空调机。为了解决上述课题，本专利技术的直流电源装置的特征在于，具备：整流电路，其与交流电源连接，具备第一二极管至第四二极管；第一开关元件，其与上述第三二极管并联连接，对于该第三二极管关断的方向具有耐压特性，并且饱和电压比上述第一二极管至第四二极管的正向压降低；第二开关元件，其与上述第四二极管并联连接，对于该第四二极管关断的方向具有耐压特性，并且饱和电压比上述第一二极管至第四二极管的正向压降低；电抗器，其设置在上述交流电源和上述整流电路之间；平滑电容器，其与上述整流电路的输出侧连接，使从该整流电路施加的电压平滑化；控制单元，其执行以下的控制：使用上述第一二极管至第四二极管的二极管整流控制、与上述交流电源的电压的极性同步地对上述第一开关元件和上述第二开关元件进行开关的同步整流控制、在上述交流电源的半周期期间重复多次执行对上述交流电源将上述电抗器部分短路的控制的部分开关控制、或者跨越交流的整个周期以预定的频率将上述电抗器短路的高速开关控制。在用于实施专利技术的形式中说明其他的单元。根据本专利技术，能够提供可兼顾高效率并且抑制高次谐波电流的直流电源装置以及使用了该直流电源装置的空调机。附图说明图1是表示本实施方式的直流电源装置的结构图。图2是表示在交流电源电压是正的极性的情况下进行了二极管整流时流过电路的电流路径的图。图3是表示在交流电源电压是负的极性的情况下进行了二极管整流时流过电路的电流路径的图。图4是表示在交流电源电压是正的极性的情况下进行了同步整流时流过电路的电流路径的图。图5是表示在交流电源电压是负的极性的情况下进行了同步整流时流过电路的电流路径的图。图6是同步整流时的电源电压、电路电流、MOSFET的驱动脉冲的波形图。图7是表示在交流电源电压是正的极性的情况下进行了功率因数改善动作时流过电路的电流路径的图。图8是表示在交流电源电压是负的极性的情况下进行了功率因数改善动作时流过电路的电流路径的图。图9是进行了部分开关(双触发：2shot)的情况下的电源电压、电路电流、MOSFET的驱动脉冲的波形图。图10是进行了高速开关的情况下的电源电压、电路电流、MOSFET的驱动脉冲的波形图。图11是表示进行了高速开关的情况下MOSFET的占空比的关系的图。图12是表示在进行了高速开关并考虑到空载时间的情况下的MOSFET的占空比的关系的图。图13是表示在进行了高速开关的情况下交流电源电压和电路电流之间的关系的图。图14是表示在交流电源电压是正极性的情况下考虑到因电抗器引起的电流相位的延迟量的情况下的MOSFET的占空比的图。图15是说明部分开关的概要的图。图16是说明与负载的大小对应的直流电源装置的动作模式的切换的图。图17是说明从部分开关向高速开关切换的情况下的电流波形的图。图18是本实施方式的空调机的室内机、室外机以及遥控器的正面图。图19是说明与负载的大小对应地切换直流电源装置的动作模式和空调机的运转区域的情况的概要图。具体实施方式以后，参照各图详细说明用于实施本专利技术的方式。图1是本实施方式的直流电源装置1的结构图。如图1所示，直流电源装置1是将从交流电源VS供给的交流电源电压vs变换为直流电压Vd，将该直流电压Vd输出到负载H(逆变器、电动机等)的变换器。直流电源装置1的输入侧与交流电源VS连接，输出侧与负载H连接。直流电源装置1具备电抗器L1、平滑电容器C1、二极管D1、D2、D3、D4、作为开关元件的MOSFET(Q1、Q2)以及分流电阻R1。二极管D1、D2、D3、D4、MOSFET(Q1、Q2)构成桥接整流电路10。此外，MOSFET(Q1、Q2)是开关元件，二极管D3是MOSFET(Q1)的寄生二极管，二极管D4是MOSFET(Q2)的寄生二极管。另外，MOSFET(Q1)和MOSFET(Q2)的饱和电压比二极管D1、D2、寄生二极管D3、D4的正向压降低。该直流电源装置1还具备电流检测部11、增益控制部12、交流电压检测部13、过零判定部14、负载检测部15、升压比控制部16、直流电压检测部17、变换器控制部18。对二极管D1、D2和MOSFET(Q1、Q2)进行桥连接。二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接，其连接点N1经由配线hb与交流电源VS的一端连接。MOSFET(Q1)的源极与MOSFET(Q2)的漏极连接。MOSFET(Q1)的源极经由连接点N2、配线ha、电抗器L1与交流电源VS的一端连接。二极管D2的阳极与MOSFET(Q2)的源极连接。MOSFET(Q1)的漏极与二极管D1的阴极连接。另外，二极管D1的阴极和MOSFET(Q1)的漏极经由配线hc与平滑电容器C1的正极和负载H的一端连接。进而，二极管D2和MOSFET(Q2)的源极经由分流电阻R1和配线hd，分别与平滑电容器C1的负极和负载H的另一端连接。电抗器L1被设置在配线ha上、即交流电源VS和桥接整流电路10之间。该电抗器L1积蓄从交流电源VS供给的电力来作为能量，并且释放该能量，由此进行升压。平滑电容器C1对经过二极管D1、MOSFET(Q1)而整流后的电压进行平滑化，使其成为直流电压Vd。该平滑电容器C1与桥接整流电路10的输出侧连接，正极侧与配线hc连接，负极侧与配线hd连接。根据来自后述的变换器控制部18的指令，对作为开关元件的MOSFET(Q1、Q2)进行开/关控制。通过使用MOSFET(Q1、Q2)作为开关元件，能够高速地进行开关，并且通过使电流流过压降小的MOSFT，能够进行所谓的同步整流控制，可降低电路的导通损失。通过作为该MOSFET(Q1、Q2)使用导通电阻小的超结MOSFET，能够进一步降低导通损失。在此，在MOSF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电源装置，其特征在于，具备：整流电路，其与交流电源连接，具备第一二极管至第四二极管；第一开关元件，其包含作为寄生二极管的上述第三二极管，或者与上述第三二极管并联连接，对于该第三二极管关断的方向具有耐压特性，并且饱和电压比上述第一二极管至第四二极管的正向压降低；第二开关元件，其包含作为寄生二极管的上述第四二极管，或者与上述第四二极管并联连接，对于该第四二极管关断的方向具有耐压特性，并且饱和电压比上述第一二极管至第四二极管的正向压降低；电抗器，其设置在上述交流电源和上述整流电路之间；平滑电容器，其与上述整流电路的输出侧连接，使从该整流电路施加的电压平滑化；控制单元，其执行以下的控制：使用上述第一二极管至第四二极管的二极管整流控制、与上述交流电源的电压的极性同步地对上述第一开关元件和上述第二开关元件进行开关的同步整流控制、在上述交流电源的半周期期间重复多次执行对上述交流电源将上述电抗器部分短路的控制的部分开关控制、或者跨越交流的整个周期以预定的频率将上述电抗器短路的高速开关控制。

【技术特征摘要】
2015.09.07 JP 2015-1758321.一种直流电源装置，其特征在于，具备：整流电路，其与交流电源连接，具备第一二极管至第四二极管；第一开关元件，其包含作为寄生二极管的上述第三二极管，或者与上述第三二极管并联连接，对于该第三二极管关断的方向具有耐压特性，并且饱和电压比上述第一二极管至第四二极管的正向压降低；第二开关元件，其包含作为寄生二极管的上述第四二极管，或者与上述第四二极管并联连接，对于该第四二极管关断的方向具有耐压特性，并且饱和电压比上述第一二极管至第四二极管的正向压降低；电抗器，其设置在上述交流电源和上述整流电路之间；平滑电容器，其与上述整流电路的输出侧连接，使从该整流电路施加的电压平滑化；控制单元，其执行以下的控制：使用上述第一二极管至第四二极管的二极管整流控制、与上述交流电源的电压的极性同步地对上述第一开关元件和上述第二开关元件进行开关的同步整流控制、在上述交流电源的半周期期间重复多次执行对上述交流电源将上述电抗器部分短路的控制的部分开关控制、或者跨越交流的整个周期以预定的频率将上述电抗器短路的高速开关控制。2.根据权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于，上述控制单元根据预先决定的阈值信息，切换执行上述同步整流控制的模式、同时执行上述同步整流控制和上述部分开关控制的模式。3.根据权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于，上述控制单元根据预先决定的阈值信息，切换执行上述同步整流控制的模式、同时执行上述同步整流控制和上述高速开关控制的模式。4.根据权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于，上述控制单元根据预先决定的阈值信息，切换执行上述同步整流控制的模式、同时执行上述同步整流控制和上述部分开关控制的模式、同时执行上述同步整流控制和上述高速开关控制的模式。5.根据权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于，上述控制单元根据预先决定的阈值信息，切换执行上述同步整流控制的模
\t式、同时执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：月井浩二，奥山敦，黑川勉，田村正博，田村建司，
申请(专利权)人：江森自控日立空调技术香港有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81